JP2002287153A - 液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配向膜の耐久性を確保することができるとと
もに、電圧無印加時における液晶層内の液晶分子の配向
状態を維持することができる、表示品質に優れた液晶装
置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の
液晶層５０側最表面に、それぞれ一段階の斜方蒸着法に
より形成された無機斜方蒸着膜からなる配向膜４０、６
０を設け、液晶層５０内には液晶分子５０ａの初期配向
状態に従って所定の形状に形成され、電圧無印加時にお
ける液晶分子５０ａの配向状態を維持する機能を有する
ポリマー分散体５１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置及びその
製造方法、並びに電子機器に係り、特に、耐光性や耐熱
性に優れるとともに、電圧無印加時における液晶層内の
液晶分子の配向状態を安定して維持することが可能な液
晶装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に
搭載される光変調手段や、携帯電話等に搭載される直視
型表示装置として用いられる液晶装置は、液晶層を挟持
して対向配置され、液晶層に電圧を印加するための電極
を具備する一対の基板を主体として構成されており、液
晶装置を構成する一対の基板の液晶層側最表面には、各
々、電圧無印加時における液晶分子の配列を制御する配
向膜が形成されている。そして、電圧無印加時、電圧印
加時における液晶分子の配列を光学的に識別することに
より表示を行うことが可能な構成になっている。

【０００３】配向膜としては、一般にポリイミドなどの
配向性高分子などからなり、表面にラビング処理を施さ
れたものが用いられており、かかる構造の配向膜を用い
ることにより、表面形状効果及び配向性高分子と液晶分
子との分子相互作用の双方により、電界無印加時におけ
る液晶分子の配向状態を規制することが可能な構造にな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の配向膜を備えた液晶装置を、直視型表示装置に比較
して強い光源を用いる投射型表示装置に搭載する場合に
は、有機高分子からなる配向膜の耐光性や耐熱性が十分
でないため、光や熱によって配向膜が劣化し、その結
果、配向膜による液晶分子の配向規制力が低下して、液
晶分子の配向状態が乱れ、コントラストが低下する等の
表示不良が生じることがある。

【０００５】そこで、この問題を解決するために、配向
膜を、斜方蒸着法により形成され、液晶分子を配向させ
ることが可能な所定の表面形状を有し、酸化シリコンな
どの無機材料からなる無機斜方蒸着膜により構成するこ
とが提案されている。無機斜方蒸着膜からなる配向膜
は、透明電極を形成した基板上に、基板に対して所定の
方向から無機材料を蒸着させ、基板に対して所定の角度
で配列した柱状構造物を成長させることにより形成され
る。このようして形成される配向膜は無機材料からなる
ため耐光性や耐熱性に優れ、液晶装置の耐久性を向上す
ることができるという利点を有している。

【０００６】しかしながら、ポリイミドなどの配向性高
分子からなる配向膜では、先に述べたように、表面形状
効果及び配向性高分子と液晶分子との分子相互作用の双
方によって液晶分子の配向状態を規制するのに対し、無
機斜方蒸着膜からなる配向膜では、表面形状効果によっ
てのみ液晶分子の配向状態を規制するため、配向性高分
子からなる配向膜に比較して液晶分子の配向規制力が弱
いという問題点を有している。

【０００７】そのため、無機斜方蒸着膜からなる配向膜
を形成した場合には、液晶セル内に液晶を注入した直後
には液晶層内のすべての液晶分子を所定の配向状態に規
制することができるものの、時間の経過とともに、画素
周辺部などから液晶分子の配向状態が乱れ始め、液晶分
子の初期配向状態、すなわち電圧無印加時における液晶
分子の配向状態を維持できず、コントラスト等の表示品
質が悪化するという恐れがある。

【０００８】また、無機斜方蒸着膜からなる配向膜を形
成する際に、基板を固定して一方向からのみ蒸着を行う
一段階の斜方蒸着法を採用した場合は、形成される配向
膜の配向規制力が弱いため、基板を回転させて蒸着を行
う回転斜方蒸着法や、基板の向きを変えて二回蒸着を行
う二段階の斜方蒸着法などを採用せざるを得ず、その結
果、配向膜の形成工程が複雑化するという問題点も有し
ている。

【０００９】そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされ
たもので、配向膜の耐久性を確保することができるとと
もに、電圧無印加時における液晶層内の液晶分子の配向
状態を安定して維持することができる、表示品質に優れ
た液晶装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。また、この液晶装置を備えることにより、耐久性に
優れるとともに表示品質の優れた電子機器を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、液晶層内に
おいて、初期配向状態の液晶分子間にネットワーク状の
ポリマー分散体を形成することにより、無機斜方蒸着膜
からなる配向規制力の弱い配向膜を形成する場合におい
ても、ポリマー分散体の存在によって、電圧無印加時に
おける液晶層内の液晶分子の配向状態を安定して維持す
ることができることを見出し、本発明を完成するに到っ
た。

【００１１】本発明の液晶装置は、液晶層を挟持して対
向配置された一対の基板の前記液晶層側表面に、前記液
晶層の液晶分子を配向させるための配向膜がそれぞれ形
成された液晶装置であって、前記配向膜が一段階の斜方
蒸着法により形成された無機斜方蒸着膜からなるととも
に、前記液晶層内にポリマー分散体が形成されたことを
特徴とする。すなわち、無機斜方蒸着膜からなる配向膜
を形成した従来の液晶装置では、配向膜が、特定の方向
に傾斜して配列した柱状構造物を具備して構成され、そ
の表面形状によってのみ液晶分子の配向状態を規制して
いたのに対し、本発明の液晶装置では、配向膜とポリマ
ー分散体の双方により液晶分子の配向状態を規制するこ
とができる構造になっている。

【００１２】また、液晶層に電圧を印加して液晶分子が
配向状態を変化させても、ポリマー分散体の形状は変化
せず、電圧無印加時、電圧印加時の双方において、ポリ
マー分散体の形状を維持することができる。さらに、ポ
リマー分散体は、液晶層に電圧を印加する際には液晶分
子の配向状態の変化を阻害しないように、液晶層内にお
いて所定の濃度で形成される。

【００１３】このように、液晶層内にポリマー分散体を
形成することにより、電圧無印加時においてはポリマー
分散体の存在によって液晶分子の配向状態を安定して維
持することができるとともに、電圧印加時にはポリマー
分散体が液晶分子の配向状態の変化を阻害しないため、
液晶分子が良好に配向状態を変化させることができ、コ
ントラストの良い表示品質の優れた液晶装置を提供する
ことができる。

【００１４】さらに、本実施形態の液晶装置では、無機
斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する構成としたので、
配向膜が耐光性や耐熱性に優れた無機材料からなるた
め、投射型表示装置などの強い光源を用いる電子機器に
備えられる場合においても、配向膜の耐久性を確保する
ことができる。なお、本明細書において、「電圧無印加
時」、「電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加
電圧が液晶のしきい値電圧未満であるとき」、「液晶層
への印加電圧が液晶のしきい値電圧以上であるとき」を
意味している。

【００１５】また、本発明者は、本発明の液晶装置では
配向膜とポリマー分散体の双方により液晶分子の配向状
態を規制する構造としているため、一段階の斜方蒸着法
により、配向規制力の弱い配向膜を形成した場合におい
ても、ポリマー分散体により、液晶分子を良好に配向さ
せることができることを見出した。すなわち、一段階の
斜方蒸着法により形成された配向膜は、柱状構造物が一
方向にのみ傾斜して配列した、一方向性を有する斜方蒸
着膜となるが、本発明では、かかる構成の配向規制力の
弱い配向膜を形成した場合においても、ポリマー分散体
により、液晶分子を良好に配向させることができること
を見出した。したがって、本発明の液晶装置によれば、
無機斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する際に、一段階
の斜方蒸着法により配向膜を形成すればよく、また、ラ
ビング処理等も不要であるため、配向膜の形成工程を簡
略化することができる。

【００１６】また、本発明の液晶装置において、前記一
対の基板のうち少なくとも一方の基板には、前記液晶層
に電圧を印加するための電極が設けられるが、前記電極
を具備する基板において、前記電極と前記配向膜との間
には、前記電極から前記液晶層側に不純物が拡散するこ
とを防止するための不純物拡散防止膜を形成することが
好ましい。

【００１７】本発明の液晶装置に備えられた無機斜方蒸
着膜からなる配向膜は、特定の方向に傾斜して配列した
柱状構造物を具備して構成されるが、かかる配向膜にお
いては、隣接する柱状構造物間が空隙になっている。し
たがって、電極から拡散した金属やイオン等の不純物が
配向膜の空隙を通過して液晶層にまで拡散し、液晶やポ
リマー分散体を劣化させる恐れがあるが、電極と配向膜
との間に、不純物拡散防止膜を形成することにより、金
属やイオン等の不純物が電極から液晶層に拡散すること
を防止することができるので、液晶やポリマー分散体の
劣化を防止することができ、液晶装置の耐久性を一層向
上することができる。なお、不純物拡散防止膜として
は、酸化シリコン等からなる膜を例示することができ
る。

【００１８】また、上述のように、本発明の液晶装置に
備えられた無機斜方蒸着膜からなる配向膜は、特定の方
向に傾斜して配列した柱状構造物を具備して構成される
が、本発明を、一対の基板の双方が、液晶層に電圧を印
加するための電極を具備すると共に、液晶層が負の誘電
率異方性を有する液晶からなる液晶装置に適用する場合
には、配向膜を構成する無機材料の蒸着方向を、基板の
法線方向から５０〜６５°傾斜した方向とすることが好
ましい。

【００１９】一対の基板の双方が、液晶層に電圧を印加
するための電極を具備すると共に、液晶分子の短軸方向
が長軸方向に比較して分極しやすい、負の誘電率異方性
を有する液晶層を具備する液晶装置では、電圧無印加時
に、液晶層内の液晶分子が配向膜によって制御され、所
定の方向に配列するのに対し、電圧印加時には、液晶層
内の液晶分子が、その長軸方向を一対の基板間に発生す
る縦電界の方向に対して略垂直な方向に向けて配列する
ため、電圧無印加時、電圧印加時における液晶分子の配
列を光学的に識別し、表示を行うことができる。

【００２０】かかる構造の液晶装置では、電圧無印加時
の液晶のプレチルト角は、基板の法線方向と基板近傍の
液晶分子の長軸方向とのなす角に相当するが、本発明者
は、配向膜を構成する無機材料の蒸着方向と基板の法線
方向とのなす角が５０°未満では、電圧無印加時の液晶
のプレチルト角が１°未満となり、液晶分子の長軸方向
が基板面に対して垂直状態となるため、液晶分子の向き
が変化していく方向を制御することができず、配向膜に
よる液晶の配向規制力が低下し、コントラストが低下す
る恐れがあることを見出した。

【００２１】また、本発明者は、配向膜を構成する無機
材料の蒸着方向と基板の法線方向とのなす角が６５°超
では、電圧無印加時の液晶のプレチルト角が５°超と大
きくなりすぎ、電圧印加時の液晶分子の配列方向に近づ
くため、電圧無印加時と電圧印加時における液晶装置の
光透過率の差が小さくなり、コントラストが低下する恐
れがあることを見出した。これに対して、配向膜を構成
する無機材料の蒸着方向を、基板の法線方向から５０〜
６５°傾斜した方向とすることにより、電圧無印加時に
おける液晶のプレチルト角を１〜５°程度とすることが
でき、コントラストの良い液晶装置を提供することがで
きることを見出した。

【００２２】また、本発明を、一対の基板の双方が、液
晶層に電圧を印加するための電極を具備すると共に、液
晶層が正の誘電率異方性を有する液晶からなる液晶装置
に適用する場合にも、配向膜を構成する無機材料の蒸着
方向を、基板の法線方向から５０〜６５°傾斜した方向
とすることが好ましい。

【００２３】一対の基板の双方が、液晶層に電圧を印加
するための電極を具備すると共に、液晶分子の長軸方向
が短軸方向に比較して分極しやすい、正の誘電率異方性
を有する液晶層を具備する液晶装置では、電圧無印加時
に、液晶層内の液晶分子が配向膜によって制御され、所
定の方向に配列するのに対し、電圧印加時には、液晶層
内の液晶分子が、その長軸方向を一対の基板間に発生す
る縦電界の方向に対して略平行方向に向けて配列するた
め、電圧無印加時、電圧印加時における液晶分子の配列
を光学的に識別し、表示を行うことができる。

【００２４】かかる構造の液晶装置では、電圧無印加時
の液晶のプレチルト角は、基板の表面と基板近傍の液晶
分子の長軸方向とのなす角に相当するが、本発明者は、
配向膜を構成する無機材料の蒸着方向と基板の法線方向
とのなす角が５０°未満では、電圧無印加時の液晶のプ
レチルト角が１°未満となり、電圧無印加時において、
液晶分子の長軸方向が基板面に対して平行状態となるた
め、液晶分子の向きが変化していく方向を制御すること
ができず、配向膜による液晶の配向規制力が低下し、コ
ントラストが低下する恐れがあることを見出した。

【００２５】また、本発明者は、配向膜を構成する無機
材料の蒸着方向と基板の法線方向とのなす角が６５°超
では、電圧無印加時の液晶のプレチルト角が５°超と大
きくなりすぎ、電圧印加時の液晶分子の配列方向に近づ
くため、電圧無印加時と電圧印加時における液晶装置の
光透過率の差が小さくなり、コントラストが低下する恐
れがあることを見出した。これに対して、配向膜を構成
する無機材料の蒸着方向を、基板の法線方向から５０〜
６５°傾斜した方向とすることにより、電圧無印加時に
おける液晶のプレチルト角を１〜５°程度とすることが
でき、コントラストの良い液晶装置を提供することがで
きることを見出した。

【００２６】また、前記液晶層において、前記ポリマー
分散体の濃度が、液晶の重量に対して０．１〜５重量％
であることが望ましい。ポリマー分散体の濃度が液晶の
重量に対して０．１重量％未満では、ポリマー分散体に
よる液晶分子の配向規制力が弱くなる恐れがあり、液晶
の重量に対して５重量％を超えると液晶分子の所定の配
向動作を妨げる恐れがあるためである。

【００２７】上記の本発明の液晶装置は、以下の本発明
の液晶装置の製造方法によって製造することができる。
本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板の表面に、
それぞれ一段階の斜方蒸着法により無機斜方蒸着膜から
なる配向膜を形成する工程と、前記配向膜を形成した前
記一対の基板を貼着して液晶セルを形成する工程と、前
記液晶セル内に、液晶と高分子前駆体との混合物を注入
する工程と、前記液晶セル内に注入された前記高分子前
駆体から前記ポリマー分散体を形成する工程とを有する
ことを特徴とする。

【００２８】高分子前駆体としては、例えば液晶性紫外
線硬化型モノマーあるいは液晶性紫外線硬化型オリゴマ
ーを用いることができ、この場合には、液晶セル内に注
入された高分子前駆体に紫外線を照射することにより、
高分子前駆体を重合させて高分子化することにより、ポ
リマー分散体を形成することができる。

【００２９】液晶セル内に液晶と高分子前駆体との混合
物を注入した後、液晶分子は無機斜方蒸着膜からなる配
向膜の表面形状に従って配向する。上述したように、ポ
リイミドなどの配向性高分子からなる配向膜に比較し
て、一段階の斜方蒸着法により形成された無機斜方蒸着
膜からなる配向膜の液晶分子に対する配向規制力は小さ
いが、液晶を注入した後の初期において液晶層内の液晶
分子をすべて良好に配向することができる程度の配向規
制力は有している。

【００３０】したがって、本発明の液晶装置の製造方法
によれば、液晶セル内に液晶と高分子前駆体との混合物
を注入し、液晶分子を配向膜の表面形状に従って良好に
配向させた後、液晶セル内に注入された高分子前駆体に
紫外線を照射するなどして、高分子前駆体を高分子化し
てポリマー分散体を形成することにより、初期配向状態
の液晶分子間に所定の形状に形成され、液晶分子の初期
配向状態（電圧無印加時における液晶分子の配向状態）
を維持する機能を有するポリマー分散体を容易に形成す
ることができる。

【００３１】なお、本明細書において、「液晶性紫外線
硬化型モノマー（オリゴマー）」とは、「それ自身が液
晶相を持つ紫外線硬化型モノマー（オリゴマー）、ある
いは、それ自身は液晶相を持たないが、液晶と混合して
もその液晶性を崩さない紫外線硬化型モノマー（オリゴ
マー）」と定義する。

【００３２】また、本発明の液晶装置では配向膜とポリ
マー分散体の双方により液晶分子の配向状態を規制する
構造としているため、一段階の斜方蒸着法により、配向
規制力の弱い配向膜を形成した場合においても、ポリマ
ー分散体により、液晶分子を良好に配向させることがで
きる。したがって、本発明の液晶装置の製造方法によれ
ば、無機斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する際に、一
段階の斜方蒸着法により配向膜を形成すればよく、ま
た、ラビング処理等も不要であるため、配向膜の形成工
程を簡略化することができる。

【００３３】また、上記の本発明の液晶装置を備えるこ
とにより、耐久性に優れるとともに表示品質の優れた電
子機器を提供することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態につ
いて詳細に説明する。なお、各実施形態においては、図
面を参照しながら説明するが、各図において、各層や各
部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各
層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

【００３５】［第１実施形態］図１〜図５に基づいて、
スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transisto
r）素子を用いた、垂直配向モードのアクティブマトリ
クス型の透過型液晶装置を例として、本発明に係る第１
実施形態の液晶装置の構造について詳述する。本実施形
態においては、配向膜及び液晶層の構造が特に特徴的な
ものとなっている。

【００３６】図１は本実施形態の透過型液晶装置の画像
表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画
素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図で
ある。図２はデータ線、走査線、画素電極等が形成され
たＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を
示す平面図である。図３は本実施形態の透過型液晶装置
の構造を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ’線断面図
である。図４、図５は、それぞれ電界無印加時、電界印
加時の液晶分子の配向状態を模式的に示す拡大概略断面
図である。また、本実施形態では、後述する対向基板側
から光が入射し、ＴＦＴアレイ基板側から光が出射して
表示が行われる場合を例として説明する。

【００３７】本実施形態の透過型液晶装置において、図
１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状
に配置された複数の画素には、画素電極９と当該画素電
極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ素
子３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給され
るデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的
に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ
１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給される
か、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグ
ループ毎に供給される。

【００３８】また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲー
トに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対し
て走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングで
パルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴ
ＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、ス
イッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオ
ンすることにより、データ線６ａから供給される画像信
号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込
む。

【００３９】画素電極９を介して液晶に書き込まれた所
定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する
共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加さ
れる電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化する
ことにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここ
で、保持された画像信号がリークすることを防止するた
めに、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容
量と並列に蓄積容量７０が付加されている。

【００４０】（平面構造）次に、図２に基づいて、本実
施形態の透過型液晶装置の平面構造について説明する。
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム
錫酸化物（以下、「ＩＴＯ」と略す。）等の透明導電性
材料からなる矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪
郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画
素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査
線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。本実施形態に
おいて、各画素電極９及び各画素電極９を囲むように配
設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形
成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された
画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。

【００４１】データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成す
る例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、
後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的
に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのう
ち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して
電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、
後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対
向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａ
はチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能
する。

【００４２】容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線
状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３
ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交
差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向
き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、デー
タ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そ
して、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数
の第１遮光膜１１ａが設けられている。

【００４３】より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各
々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ素子３０
をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられてお
り、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａ
に沿って直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差
する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（す
なわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第
１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出
部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量
線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重
なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相
互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられ
ている。すなわち、本実施形態では、第１遮光膜１１ａ
は、コンタクトホール１３により前段あるいは後段の容
量線３ｂに電気的に接続されている。

【００４４】（断面構造）次に、図３に基づいて、本実
施形態の透過型液晶装置の断面構造について説明する。
図３に示すように、本実施形態の透過型液晶装置におい
ては、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される
対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。Ｔ
ＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基
板本体１０Ａとその液晶層５０側表面に形成された画素
電極９、ＴＦＴ素子３０、配向膜４０を主体として構成
されており、対向基板２０はガラスや石英等の透光性材
料からなる基板本体２０Ａとその液晶層５０側表面に形
成された共通電極２１と配向膜６０とを主体として構成
されている。

【００４５】より詳細には、ＴＦＴアレイ基板１０にお
いて、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面には画素電極
９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素
電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦ
Ｔ素子３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦ
Ｔ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を
有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界に
よりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域
１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート
絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース
領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの
高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備
えている。

【００４６】また、上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２
上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄ
へ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域
１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶
縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第
２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して
高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。さら
に、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、高濃
度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔
した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃
度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４及び第３層間
絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電
極９に電気的に接続されている。

【００４７】また、本実施形態では、ゲート絶縁膜２を
走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として
用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆと
し、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積
容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されて
いる。

【００４８】また、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１
０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング
用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ
基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面
（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射され
て、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層
１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン
領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに入射することを防止す
るための第１遮光膜１１ａが設けられている。また、第
１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０と
の間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成す
る半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁す
るための第１層間絶縁膜１２が形成されている。また、
図２に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光
膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を
介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線
３ｂに電気的に接続するように構成されている。

【００４９】また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０
側最表面には、画素電極９及び画素電極９が形成されて
いない領域の第３層間絶縁膜７を覆うように、電圧無印
加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御する
ための配向膜４０が形成されている。本実施形態におい
て、配向膜４０は、酸化シリコン（ＳｉＯ、ＳｉＯ
₂等）などの無機材料を斜方蒸着法により蒸着すること
により形成され、特定の方向に傾斜して配列した多数の
柱状構造物を具備する無機斜方蒸着膜により構成されて
おり、その表面形状によって、電圧無印加時における液
晶分子の配向状態を規制することが可能な構造になって
いる。また、本実施形態において、配向膜４０は、一段
階の斜方蒸着法により形成されたものであり、配向膜４
０は、多数の柱状構造物が一方向にのみ傾斜して配列し
た、一方向性を有する斜方蒸着膜となっている。なお、
図３では、第３層間絶縁膜７の表面が多数の段差を有す
る場合について図示しているが、配向膜４０を形成する
際に、段差の陰になり無機材料が蒸着されない部分が生
じる恐れがある場合には、第３層間絶縁膜７の表面をＣ
ＭＰ（化学的機械的研磨）法等により平坦化しておくこ
とが好ましい。かかる構成とすることにより、良好な配
向膜４０を形成することができる。

【００５０】また、ＴＦＴアレイ基板１０において、配
向膜４０の直下、すなわち、画素電極９及び第３層間絶
縁膜７と配向膜４０との間には、金属やイオン等の不純
物が画素電極９から液晶層５０側に拡散することを防止
するための不純物拡散防止膜４１が形成されている。こ
の不純物拡散防止膜４１は、酸化シリコン（ＳｉＯ、Ｓ
ｉＯ₂等）などの無機材料からなっている。なお、配向
膜４０は柱状構造物を多数具備して構成されているた
め、隣接する柱状構造物間に空隙を有するのに対し、不
純物拡散防止膜４１は空隙のない緻密な膜により構成さ
れている。また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側
と反対側の表面には、所定の偏光のみを透過する偏光子
１５が貼着されている。

【００５１】他方、対向基板２０には、基板本体２０Ａ
の液晶層５０側表面であって、データ線６ａ、走査線３
ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対
向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域
に、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導
体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１
ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止する
ための第２遮光膜２３が設けられている。さらに、第２
遮光膜２３が形成された基板本体２０Ａの液晶層５０側
には、そのほぼ全面に渡って、ＩＴＯ等からなる共通電
極２１が形成されている。

【００５２】また、対向基板２０の液晶層５０側最表面
には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の
配向を制御するための配向膜６０が形成されている。ま
た、共通電極２１と配向膜６０との間には、金属やイオ
ン等の不純物が共通電極２１から液晶層５０側に拡散す
ることを防止するための不純物拡散防止膜６１が形成さ
れている。これら配向膜６０、不純物拡散防止膜６１
は、各々、ＴＦＴアレイ基板１０の配向膜４０、不純物
拡散防止膜４１と同一の構造を有するものである。ま
た、対向基板２０の液晶層５０側と反対側の表面には、
所定の偏光のみを透過する偏光子２５が貼着されてい
る。

【００５３】（液晶層の内部構造）次に、図４、図５に
基づいて、電圧無印加時及び電圧印加時における液晶層
５０の内部構造について説明する。図４、図５は、それ
ぞれ電圧無印加時、電圧印加時の液晶分子の配向状態を
示す拡大概略断面図である。図４、図５において、符号
５０ａは液晶分子、符号５１は後述するポリマー分散体
を示している。なお、図４、図５においては、ＴＦＴ素
子３０、画素電極９、共通電極２１等の図示を省略して
いる。

【００５４】液晶層５０に用いる液晶としては、垂直配
向し得るものであればいかなる液晶を用いても良いが、
例えば、液晶分子の短軸方向が長軸方向に比較して分極
しやすい、負の誘電率異方性を有する液晶を用いること
ができ、配向膜４０、６０の表面形状と液晶とを適宜組
み合わせることにより、電圧無印加時において、図４に
示すように、液晶層５０内の各液晶分子５０ａを、ＴＦ
Ｔアレイ基板１０（対向基板２０）の表面に対して略垂
直な方向、具体的にはＴＦＴアレイ基板１０（対向基板
２０）の法線方向Ｌに対して所定のチルト角θだけ傾斜
した方向に配向させることができる。本実施形態におい
ては、配向膜４０、６０を構成する無機材料の蒸着方向
を基板法線Ｌから５０〜６５°傾斜した方向になるよう
に、配向膜４０、６０を形成することが好ましく、かか
る構成とすることにより、電圧無印加時における液晶分
子５０ａのプレチルト角θを１〜５°程度とすることが
できる。

【００５５】一方、電圧印加時には、図５に示すよう
に、液晶層５０内の液晶分子５０ａがＴＦＴアレイ基板
１０（対向基板２０）の表面に対して略平行方向に配向
するように構成されており、図４、図５に示す配向状態
を光学的に識別することにより、表示を行うことが可能
な構造になっている。

【００５６】図４に示すように、液晶層５０内には、初
期配向状態（電圧無印加時の配向状態）の液晶分子５０
ａ間に互いにネットワーク状に連鎖されたポリマー分散
体５１が形成されており、このポリマー分散体５１によ
って、電圧無印加時における液晶分子５０ａの配向状態
を維持できる構造になっている。なお、図４において
は、ポリマー分散体５１の形状を模式的に示しており、
ポリマー分散体５１の形状は図４に示すものに限定され
るものではない。

【００５７】また、詳細については後述するが、ポリマ
ー分散体５１は高分子前駆体を重合することにより形成
されたものであり、液晶層５０に電圧を印加することに
より液晶分子５０ａの配向状態を変化させても、ポリマ
ー分散体５１の形状は影響を受けない。したがって、図
４、図５に示すように、電圧無印加時、電圧印加時の双
方においてポリマー分散体５１の形状は維持される。

【００５８】また、ポリマー分散体５１は、電圧無印加
時における液晶分子５０ａに対して配向規制力を有する
とともに、液晶による表示特性、すなわち電圧無印加
時、電圧印加時の液晶分子５０ａの所定の配向動作を妨
げないように、液晶層５０内に所定の濃度で形成されて
いる。ポリマー分散体５１の濃度は、例えば、液晶の重
量に対して０．１〜５重量％程度とすることが望まし
い。液晶の重量に対して０．１重量％未満では、ポリマ
ー分散体５１による液晶分子５０ａの配向規制力が弱く
なる恐れがあり、液晶の重量に対して５重量％を超える
と液晶分子５０ａの所定の配向動作を妨げる恐れがある
ためである。

【００５９】このように液晶層５０内にポリマー分散体
５１を形成することにより、電圧無印加時においては、
配向膜４０、６０とポリマー分散体５１の双方により液
晶分子５０ａの配向状態を規制することができるので、
配向膜４０、６０近傍の液晶分子５０ａのみならず、液
晶層５０全体に渡って液晶分子５０ａを図４に示した配
向状態に良好かつ安定に維持させることができる。

【００６０】そして、電圧印加時においては、液晶分子
５０ａの配向状態の変化がポリマー分散体５１によって
阻害されないため、液晶層５０内の液晶分子５０ａを図
５に示したように、良好に水平配向させることが可能と
なり、コントラスト等の表示特性のよい垂直配向モード
の液晶装置を得ることができる。

【００６１】（液晶装置の製造方法）次に、上記構造の
液晶装置の製造方法を例として、本発明に係る実施形態
の液晶装置の製造方法について説明する。本実施形態の
液晶装置の製造方法においては、特に、配向膜４０、６
０及び液晶層５０の形成方法が特に特徴的なものとなっ
ている。

【００６２】はじめに、基板本体１０Ａの表面に、第１
遮光膜１１ａ、ＴＦＴ素子３０、画素電極９等を形成し
た後、画素電極９が形成された側の表面に対して法線方
向から、酸化シリコンなどの無機材料を蒸着するなどし
て、空隙のない緻密な不純物拡散防止膜４１を形成す
る。

【００６３】次に、不純物拡散防止膜４１を形成した基
板本体１０Ａに対して、所定の方向から、酸化シリコン
などの無機材料を斜方蒸着することにより、特定の方向
に傾斜して配列した多数の柱状構造物を具備する無機斜
方蒸着膜からなる配向膜４０を形成する。なお、配向膜
４０を形成する際の蒸着方向を制御することにより、電
圧無印加時の液晶のプレチルト角θを制御することがで
きる。すなわち、本実施形態では、蒸着角度（蒸着方向
と基板法線Ｌとのなす角）を５０〜６５°として、配向
膜４０を形成することが好ましい。以上のようにして、
偏光子１５以外の必要な要素が形成されたＴＦＴアレイ
基板１０を製造することができる。

【００６４】一方、基板本体２０Ａの表面に、第２遮光
膜２３、共通電極２１を順次形成した後、不純物拡散防
止膜６１と配向膜６０とを順次積層形成することによ
り、偏光子２５以外の必要な要素が形成された対向基板
１０を製造することができる。不純物拡散防止膜６１、
配向膜６０の形成方法は、ＴＦＴアレイ基板１０の不純
物拡散防止膜４１、配向膜４０の形成方法と同様である
ので、説明は省略する。

【００６５】なお、従来は、斜方蒸着法により配向膜を
形成する際に、回転斜方蒸着法や二段階の斜方蒸着法な
どを採用することにより、表面形状が均一な配向膜を形
成する必要があったが、本実施形態では、配向膜４０、
６０とポリマー分散体５１の双方により液晶分子５０ａ
の配向状態を規制する構造としているため、配向膜４
０、６０の配向規制力が弱い場合においても液晶分子５
０ａを良好に配向させることができる。したがって、回
転斜方蒸着法や二段階の斜方蒸着法などを採用せずに一
段階の斜方蒸着法により配向膜４０、６０を形成すれば
良い。このように、本実施形態では、一段階の斜方蒸着
法により配向膜４０、６０を形成すればよく、また、ラ
ビング処理等も不要であるため、配向膜４０、６０の形
成工程を簡略化することができる。

【００６６】次に、配向膜４０、６０を形成したＴＦＴ
アレイ基板１０と対向基板２０のうち一方の基板の周縁
部に、熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤などからなる未
硬化のシール材を塗布した後、未硬化のシール材を介し
て、配向膜４０と６０とが互いに対向配置されるよう
に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを貼着し、
その後未硬化のシール材を硬化することにより、液晶セ
ルを作製する。

【００６７】次に、液晶に、ポリマー分散体５１を形成
し得る所定の濃度の高分子前駆体を均一に混合させた混
合物を調製し、この混合物を液晶セルのシール材の一部
に形成された液晶注入孔から液晶セル内に、真空注入法
などの方法により注入することにより、所定の濃度の高
分子前駆体を含有する液晶層５０を形成する。その後、
液晶注入孔を熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤からなる
封止材により封止する。

【００６８】液晶セル内に液晶と高分子前駆体との混合
物を注入した後、液晶分子５０ａは配向膜４０、６０の
表面形状に従って配向する。なお、ポリイミドなどの配
向性高分子からなる配向膜に比較して、無機斜方蒸着膜
からなる配向膜４０、６０の液晶分子５０ａに対する配
向規制力は弱いが、液晶を注入した後の初期において液
晶層５０内のすべての液晶分子５０ａを良好に配向する
ことができる程度の配向規制力は有している。

【００６９】高分子前駆体としては、それ自身が液晶相
を持つものを用いることができ、例えば液晶性紫外線硬
化型モノマーあるいはそれらのオリゴマーを用いること
ができる。用いる高分子前駆体の詳細な構造については
後述する。液晶層５０を図４に示した初期配向状態とし
た後、液晶層５０内に含有された高分子前駆体からポリ
マー分散体５１を形成する。高分子前駆体として、紫外
線硬化型モノマーあるいはそれらのオリゴマーを用いた
場合には、液晶セルに、例えば３００〜４００ｎｍ程度
の紫外線を３〜１５ｍＷ／ｃｍ²程度の強度で、１０〜
６０分間程度照射し、高分子前駆体を重合して高分子化
することにより、初期配向状態の液晶分子５０ａ間に、
図４に示した所定の形状を有するポリマー分散体５１を
容易に形成することができる。最後に、液晶セルの外側
に偏光子１５、偏光子２５を取り付けることにより、上
記構造の液晶装置が製造される。

【００７０】ここで、用いる高分子前駆体の詳細な構造
について説明する。高分子前駆体としては、上述したよ
うに、それ自身が液晶相を持つものを用いることがで
き、例えば液晶性紫外線硬化型モノマーあるいはそれら
のオリゴマーを用いることができ、具体的には、例えば
下記表１または表２に記載した構造を有するモノマー、
もしくはこれらのモノマーを重合させて得られるオリゴ
マーから、１種もしくは複数種組み合わせて使用するこ
とができる。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【表２】

【００７３】また、上記表１および表２以外に記載した
高分子前駆体以外にも例えば下記〔化１〕の一般式
（Ａ）で表される高分子前駆体を１種もしくは複数種組
み合わせて使用することもできる。

【化１】

【００７４】なお上記式中、Ｙ１およびＹ２は、メタク
リレート基、アクリレート基、水素原子、アルキル基、
アルコキシ基、フッ素原子、シアノ基のいずれかを示す
が、Ｙ１およびＹ２の少なくとも一方はメタクリレート
基またはアクリレート基のいずれかを示し、Ａ１は存在
せずその両側のベンゼン環同士が単結合で直結している
か、またはＡ１は下記〔化２〕の一般式（Ｂ）〜（Ｅ）
のいずれかの基または酸素原子、あるいは硫黄原子のい
ずれかを示し、Ａ１の両側のベンゼン環の水素原子はす
べて水素原子であるか、または少なくとも１つの水素原
子がハロゲン原子によって置換されているものであって
もよい。

【００７５】

【化２】

【００７６】また、本発明に用いられる高分子前駆体と
しては、上記以外にもそれ自身が液晶相を持つものであ
るか、あるいは、それ自身は液晶相を持たないが、液晶
と混合してもその液晶を崩さないものを用いることがで
き、これらの高分子前駆体を総称して液晶性を有する高
分子前駆体と呼ぶ。

【００７７】また、上記高分子前駆体には、光吸収剤、
脱励起剤、抗酸化剤のうちから選択される一種または二
種以上の添加剤を添加してもよい。上記光吸収剤として
は、例えば、光吸収帯域が２７０〜４５０ｎｍに存在す
るものを用いることができ、具体的には、ベンゾトリア
ゾール、ヒンダードアミン、セラミック粒子などを使用
できる。上記脱励起剤としては、ビフェニル、カルバゾ
ール、ベンゾフェノンなどを用いることができる。上記
抗酸化剤としては、ヒドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒ
ｔ．−ブチルヒドロキノン、フェノール類、リン化合
物、硫黄化合物などを用いることができる。上記のよう
な添加剤の添加量は、上記高分子前駆体の０．１〜１０
重量％程度とすることが望ましい。

【００７８】なお、本実施形態においては、液晶性の高
分子前駆体として液晶性紫外線硬化型モノマーあるいは
それらのオリゴマーを用いる場合について説明したが、
例えば熱硬化型のモノマーを使用することもできる。具
体的には、例えば下記〔化３〕に示すようなエポキシ基
を持つ化合物（例えば、Ｅｐｏｎ ８２８，ＭＫ−１０
７，ＥＧＤＥ）とアルコール（例えば、Ｃａｐｃｕｒｅ
３−８００）またはアミン（例えば４−（ω−アミノ
アルコキシ）−４’−シアノビフェニル）の混合モノマ
ーを使用することができる。

【００７９】このような熱硬化型のモノマーを使用する
場合には、液晶と高分子前駆体との混合物を液晶セル内
に注入し、液晶分子５０ａを初期配向状態とした後、熱
硬化型のモノマーを重合するために加熱するが、その
際、例えばＥｐｏｎ ８２８とＣａｐｃｕｒｅ ３−８
００では６０℃で３時間程度加熱すればよい。

【化３】

【００８０】また、前記のようにして形成されるポリマ
ー分散体５１の形状は、用いる高分子前駆体の種類や重
合条件（紫外線照射により重合する場合には温度や紫外
線強度、加熱により重合する場合には温度や加熱時間）
により異なる。すなわち、ポリマー分散体５１を構成す
る各ポリマーは、例えば線状や粒状など種々の形状に形
成される。また、液晶層５０内において、ポリマー分散
体５１を構成する各ポリマーの分布も同様に異なる。す
なわち、各ポリマーは液晶層５０の深さ方向に対して均
一に分布することもあるし、基板（ＴＦＴアレイ基板１
０、対向基板２０）付近において密度が高くなることも
ある。

【００８１】このようにポリマー分散体５１を構成する
各ポリマーはいかなる形状や分布状態を有していても良
いが、液晶層５０内にポリマー分散体５１を形成するこ
とによって、液晶分子５０ａのプレチルト状態を良好に
維持させることが可能になり、たとえ、画素間に生じる
横電界により画素周辺部にプレチルト方向と異なる方向
に液晶分子５０ａを倒す力が作用したり、実際に画素周
辺部の液晶分子５０ａが倒れたとしても、画素周辺部の
みに留まり、画素中心部への波及が防止され、コントラ
スト等が良好な明るい表示が可能となればよい。

【００８２】本実施形態によれば、液晶層５０内にポリ
マー分散体５１を形成する構成としたので、電圧無印加
時においてはポリマー分散体５１の存在によって液晶分
子５０ａの配向状態を安定して維持することができると
ともに、電圧印加時にはポリマー分散体５１が液晶分子
５０ａの配向状態の変化を阻害しないため、液晶分子５
０ａが良好に配向状態を変化させることができ、コント
ラストの良い表示品質の優れた液晶装置を提供すること
ができる。

【００８３】さらに、本実施形態では、無機斜方蒸着膜
からなる配向膜４０、６０を形成する構成としたので、
配向膜４０、６０が耐光性や耐熱性に優れた無機材料か
らなるため、投射型表示装置などの強い光源を用いる電
子機器に備えられる場合においても、配向膜４０、６０
の耐久性を確保することができる。

【００８４】また、無機斜方蒸着膜からなる配向膜は、
隣接する柱状構造物間に空隙を有するため、電極から拡
散した金属やイオン等の不純物が配向膜の空隙を通過し
て液晶層に拡散し、液晶やポリマー分散体を劣化させる
恐れがあるが、本実施形態では、画素電極９と配向膜４
０との間、共通電極２３と配向膜６０との間に、各々不
純物拡散防止膜４１、６１を形成する構成としているの
で、金属やイオン等の不純物が画素電極９、共通電極２
１から液晶層５０側に拡散することを防止し、液晶やポ
リマー分散体の劣化を防止することができ、液晶装置の
耐久性を一層向上することができる。

【００８５】なお、不純物拡散膜４１、６１の膜厚は、
１０〜１００ｎｍであることが好ましい。不純物拡散膜
４１、６１の膜厚が１０ｎｍ未満では、上述の効果を十
分に得られない恐れがあり、１００ｎｍを超えた場合に
は、液晶層５０と電極（画素電極９、共通電極２１）と
の距離が増し、液晶層５０の駆動電圧が増大するため、
好ましくない。

【００８６】また、本実施形態では、配向膜４０、６０
を構成する無機材料の蒸着方向を基板法線Ｌから５０〜
６５°傾斜した方向になるように、配向膜４０、６０を
形成する構成とした。かかる構成とすることにより、電
圧無印加時における液晶分子５０ａのプレチルト角θを
１〜５°程度とすることができ、コントラストの良い液
晶装置を提供することができる。

【００８７】なお、配向膜４０、６０を構成する無機材
料の蒸着方向と基板の法線方向Ｌとのなす角が５０°未
満では、電圧無印加時の液晶のプレチルト角θが１°未
満となり、液晶分子５０ａの長軸方向が基板面に対して
垂直状態となるため、液晶分子５０ａの向きが変化して
いく方向を制御することができず、配向膜４０、６０に
よる液晶の配向規制力が低下し、コントラストが低下す
る恐れがある。

【００８８】また、配向膜４０、６０を構成する無機材
料の蒸着方向と基板の法線方向Ｌとのなす角が６５°超
では、電圧無印加時の液晶のプレチルト角が５°超と大
きくなりすぎ、電圧印加時の液晶分子の配列方向に近づ
くため、電圧無印加時と電圧印加時における液晶装置の
光透過率の差が小さくなり、コントラストが低下する恐
れがある。

【００８９】また、本実施形態の液晶装置の製造方法に
よれば、液晶セル内に液晶と高分子前駆体との混合物を
注入し、液晶分子を初期配向状態にした後、液晶セル内
に注入された高分子前駆体に紫外線を照射するなどし
て、高分子前駆体を高分子化してポリマー分散体５１を
形成することにより、初期配向状態の液晶分子間に所定
の形状に形成され、液晶分子の初期配向状態（電圧無印
加時における液晶分子の配向状態）を維持する機能を有
するポリマー分散体５１を容易に形成することができ
る。

【００９０】なお、本実施形態においては、垂直配向モ
ードの液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、本発明は、ＳＴＮ（Super
Twisted Nematic）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モ
ードなど、電圧無印加時の液晶分子５０ａの配向状態が
いかなる液晶装置にも適用することができる。本発明
を、ＳＴＮモード、ＴＮモード等の表示モードの液晶装
置に適用する場合には、液晶層を、液晶分子の長軸方向
が短軸方向に比較して分極しやすい、正の誘電率異方性
を有する液晶により構成すれば良い。この場合には、電
圧無印加時に、液晶層内の液晶分子が配向膜によって制
御され、所定の方向に配列するのに対し、電圧印加時に
は、液晶層内の液晶分子が、その長軸方向を一対の基板
間に発生する縦電界の方向に対して略平行方向に向けて
配列するため、電圧無印加時、電圧印加時における液晶
分子の配列を光学的に識別し、表示を行うことができ
る。

【００９１】また、このように、液晶層を、正の誘電率
異方性を有する液晶により構成し、ＳＴＮモード、ＴＮ
モード等の表示を行う場合には、電圧無印加時の液晶の
プレチルト角は、基板の表面と基板近傍の液晶分子の長
軸方向とのなす角に相当するが、配向膜を構成する無機
材料の蒸着方向と基板の法線方向とのなす角を５０〜６
５°とすることにより、コントラストの良い液晶装置を
提供することができる。

【００９２】［第２実施形態］次に、図６に基づいて、
パッシブマトリクス型の透過型液晶装置を例として、本
発明に係る第２実施形態の液晶装置について説明する。
図６は本実施形態の液晶装置の全体構成を示す斜視図で
ある。図６に示すように、本実施形態の透過型液晶装置
は、液晶層（図示略）を挟持して対向配置された下側基
板７０と上側基板８０とを具備して概略構成されてい
る。

【００９３】より詳細には、下側基板７０は、基板本体
７１の液晶層側表面に、ストライプ状に形成された多数
の透明電極７２と不純物拡散防止膜（図示略）と配向膜
（図示略）とを順次具備して構成され、上側基板８０
は、基板本体８１の液晶層側表面に、ストライプ状に形
成された多数の透明電極８２と不純物拡散防止膜（図示
略）と配向膜（図示略）とを順次具備して構成されてい
る。なお、図示するように、下側基板７０の透明電極７
２と上側基板８０の透明電極８２とは互いに交差する方
向に形成されている。また、本実施形態の透過型液晶装
置を構成する液晶層、配向膜、不純物拡散防止膜の構造
は、第１実施形態の液晶装置と全く同様である。

【００９４】このように、本発明は、パッシブマトリク
ス型液晶装置にも適用することができ、第１実施形態の
アクティブマトリクス型液晶装置と同様の効果を得るこ
とができる。すなわち、本実施形態によれば、配向膜の
耐久性を確保することができるとともに、電圧無印加時
における液晶層内の液晶分子の配向状態を安定して維持
することができる、表示品質に優れた液晶装置を提供す
ることができる。

【００９５】なお、上記の各実施形態においては、ＴＦ
Ｔ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置、パッ
シブマトリクス型液晶装置についてのみ説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ＴＦＤ（Thin-F
ilm Diode）素子に代表される２端子型素子を用いたア
クティブマトリクス型液晶装置等にも適用可能である。
また、上記の各実施形態においては、透過型液晶装置を
取り上げて説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、反射型液晶装置、半透過反射型液晶装置にも
適用可能であり、いかなる構造の液晶装置にも適用する
ことができる。

【００９６】［電子機器］次に、本発明の上記第１、第
２実施形態の透過型液晶装置のいずれかを備えた電子機
器の具体例について説明する。図７は、上記第１、第２
実施形態の液晶装置のいずれかを光変調装置として用い
た投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。図７
において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイ
ックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８
１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出
射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶光変調装置、
８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投写
レンズを示す。

【００９７】光源８１０はメタルハライド等のランプ８
１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからな
る。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー８１３
は、光源８１０からの光束のうちの赤色光を透過させる
とともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色
光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用液晶光変
調装置８２２に入射される。

【００９８】一方、ダイクロイックミラー８１３で反射
された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイック
ミラー８１４によって反射され、緑色光用液晶光変調装
置８２３に入射される。一方、青色光は第２のダイクロ
イックミラー８１４も透過する。青色光に対しては、長
い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リ
レーレンズ８１９、出射レンズ８２０を含むリレーレン
ズ系からなる導光手段８２１が設けられ、これを介して
青色光が青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。

【００９９】各光変調装置により変調された３つの色光
はクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。こ
のプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その
内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘
電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電
体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像
を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系で
ある投写レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投
写され、画像が拡大されて表示される。

【０１００】また、図８（ａ）は、携帯電話の一例を示
した斜視図である。図８（ａ）において、５００は携帯
電話本体を示し、５０１は上記第１、第２実施形態の液
晶装置のいずれかを備えた液晶表示部を示している。図
８（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理
装置の一例を示した斜視図である。図８（ｂ）におい
て、６００は情報処理装置、６０１はキーボードなどの
入力部、６０３は情報処理本体、６０２は上記第１、第
２実施形態の液晶装置のいずれかを備えた液晶表示部を
示している。図８（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を
示した斜視図である。図８（ｃ）において、７００は時
計本体を示し、７０１は上記第１、第２実施形態の液晶
装置のいずれかを備えた液晶表示部を示している。

【０１０１】図７、図８（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器
は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるので、
耐久性に優れるとともに表示品質の優れたものとなる。
また、本発明は、特に、強い光源を用いる図７に示す電
子機器において有効である。なお、本発明の技術範囲は
上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可
能である。

【０１０２】

【実施例】次に、本発明に係る実施例について説明す
る。 （実施例１）画素毎にインジウム錫酸化物からなる画素
電極とＴＦＴ素子を形成したＴＦＴアレイ基板と、共通
電極を形成した対向基板に、それぞれ電子ビーム蒸着法
を用い、基板の法線方向から６５°傾斜した方向から酸
化シリコン（ＳｉＯ）を蒸着し、膜厚５０ｎｍ程度の無
機斜方蒸着膜からなる配向膜を形成した。なお、ＴＦＴ
アレイ基板上の配向膜を形成する際の蒸着方向と、対向
基板上の配向膜を形成する際の蒸着方向とを１８０°ず
らして配向膜を形成した。このようにして作製したＴＦ
Ｔアレイ基板と対向基板とをセル厚３μｍで貼着して液
晶セルを作製した。

【０１０３】液晶として、負の誘電率異方性を示すフッ
素系液晶組成物を用い、高分子前駆体として液晶性モノ
アクリレート（大日本インキ化学工業株式会社製、ＵＶ
キュアラブル液晶 Mixture C）を用い、この高分子前
駆体を液晶の重量に対して１％添加した混合物を液晶セ
ル内に注入し、液晶注入孔を封止した後、５０℃で３５
０ｎｍの紫外線を３．５ｍＷ／ｃｍ²の強度で約３０分
間照射することにより、液晶セル内にポリマー分散体を
形成した。さらに、液晶セルの光入射側、光出射側の外
表面に各々偏光子を貼着し、本発明の垂直配向モードの
アクティブマトリクス型液晶装置を作製した。なお、電
圧無印加時に黒表示となるように、偏光子の偏光軸等を
設計した。

【０１０４】（従来例）配向膜として、ポリイミドから
なり表面にラビング゛処理を施したものを形成し、液晶
層内にポリマー分散体を形成しなかった以外は実施例１
と同様にして、従来の垂直配向モードのアクティブマト
リクス型液晶装置を作製した。

【０１０５】（耐久性試験）上記の実施例１、従来例に
おいて、得られた液晶装置の耐久性試験を行った。垂直
配向モードの液晶装置では、図４、図５に基づいて説明
したように、電圧無印加時、電圧印加時において、液晶
分子は配列を変化させるが、液晶分子の配列によって、
液晶層を透過した後の光の偏光方向が変わるので、光出
射側の偏光子を透過する光量が変化する。すなわち、液
晶分子の配列によって液晶装置の光透過率は変化する。
実施例１、従来例において得られた液晶装置を、５０℃
の温度下で、１５ｌｍ／ｍｍ²の光束密度の可視光を照
射した時の、白表示時の光透過率の経時変化を測定し
た。なお、実施例１、従来例において得られた液晶装置
の作製直後の白表示時の光透過率を各々１００％として
評価した。

【０１０６】（評価結果）実施例１、従来例において得
られた液晶装置の白表示時の光透過率の経時変化を測定
した結果を図９に示す。図９に示すように、実施例１に
おいて得られた液晶装置では、３０００時間近くまで試
験を続けても白表示時の光透過率はほとんど変化しなか
った。これに対して、従来例において得られた液晶装置
では、約９００時間試験を行ったところで、白表示時の
光透過率は０％となり、白表示を行うことができなかっ
た。これは、従来例の液晶装置では、配向膜が劣化し、
配向膜による液晶分子の配向規制力が低下したためであ
る。

【０１０７】以上の結果から、本発明によれば、無機斜
方蒸着膜からなる配向膜を形成すると共に、液晶層内に
ネットワーク状のポリマー分散体を形成することによ
り、強い光源を照射した場合においても、配向膜の耐久
性を確保することができるとともに、電圧無印加時にお
ける液晶層内の液晶分子の配向状態を安定して維持する
ことができる、表示品質に優れた液晶装置を提供するこ
とができることが判明した。また、実施例１において得
られた液晶装置を、液晶プロジェクタのライトバルブと
して、また携帯電話や腕時計およびワープロやパソコン
等の電子機器の表示装置として用いることによって、耐
久性に優れるとともに、コントラストが良く表示品質の
優れた電子機器を得ることができた。

【０１０８】（実施例２）配向膜を形成する際の蒸着角
度（蒸着方向と基板法線とのなす角）を５０〜８０°の
範囲で変えて、上記実施例１と同様の垂直配向モードの
アクティブマトリクス型液晶装置を複数種類作製した。
得られた液晶装置の電圧無印加時における液晶のプレチ
ルト角及びコントラスト比を測定し、蒸着角度と電圧無
印加時の液晶のプレチルト角との関係、及び液晶のプレ
チルト角と表示のコントラスト比との関係について評価
を行った。ここで、コントラスト比は、クロスニコル下
における電圧印加時の最大透過光強度値を、電圧無印加
時の透過光強度値で、除したものである。

【０１０９】得られた結果を図１０、図１１に示す。図
１０、図１１に示すように、配向膜を形成する際の蒸着
角度を大きくするにつれて、電圧無印加時の液晶のプレ
チルト角が大きくなり、蒸着角度を５０〜６５°とする
ことにより、電圧無印加時の液晶のプレチルト角を１〜
５°程度とすることができ、３００以上のコントラスト
比が得られることが判明した。

【０１１０】なお、コントラスト比が３００以上では、
コントラスト比の異なる画像を肉眼で観察してもその違
いはほとんど認識されないが、コントラスト比が３００
以上の画像と３００未満の画像とを肉眼で観察すると明
らかに違いが感じられることから、コントラスト比が３
００以上あれば、コントラストに優れていると言える。
したがって、配向膜を形成する際の蒸着角度を基板の法
線方向から５０〜６５°とすることにより、電圧無印加
時の液晶のプレチルト角を１〜５°程度とすることがで
き、コントラストに優れた液晶装置を提供することがで
きることが判明した。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無機斜方蒸着膜からなる配向膜を設け、液晶層内にポリ
マー分散体を形成する構成としたので、配向膜の耐久性
を確保することができるとともに、電圧無印加時におけ
る液晶層内の液晶分子の配向状態を安定して維持するこ
とができる、表示品質に優れた液晶装置を提供すること
ができる。また、本発明によれば、斜方蒸着法により無
機斜方蒸着膜からなる配向膜を形成した一対の基板を貼
着して液晶セルを形成した後、液晶セル内に液晶と高分
子前駆体との混合物を注入し、液晶分子を初期配向状態
にしてから、高分子前駆体を高分子化してポリマー分散
体を形成することにより、液晶分子の初期配向状態に従
って所定の形状を有し、液晶分子の初期配向状態を維持
する機能を有するポリマー分散体を容易に形成すること
ができる液晶装置の製造方法を提供することができる。
また、本発明の液晶装置を備えることにより、耐久性に
優れるとともに、表示品質の優れた電子機器を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明に係る第１実施形態の透過型
液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置
された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等
の等価回路図である。

【図２】 図２は、本発明に係る第１実施形態の透過型
液晶装置のＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群
の構造を示す平面図である。

【図３】 図３は、本発明に係る第１実施形態の透過型
液晶装置の構造を示す断面図である。

【図４】 図４は、本発明に係る第１実施形態の透過型
液晶装置において、電圧無印加時における液晶分子の配
向状態を模式的に示す概略断面図である。

【図５】 図５は、本発明に係る第１実施形態の透過型
液晶装置において、電圧印加時における液晶分子の配向
状態を模式的に示す概略断面図である。

【図６】 図６は、本発明に係る第２実施形態の透過型
液晶装置を示す斜視図である。

【図７】 図７は、上記実施形態の液晶装置を光変調装
置として用いた投射型表示装置の要部を示す概略構成図
である。

【図８】 図８（ａ）は、上記実施形態の液晶装置を備
えた携帯電話の一例を示す図、図８（ｂ）は、上記実施
形態の液晶装置を備えた携帯型情報処理装置の一例を示
す図、図８（ｃ）は、上記実施形態の液晶装置を備えた
腕時計型電子機器の一例を示す図である。

【図９】 図９は、実施例１、従来例において得られた
液晶装置の白表示時の光透過率の経時変化を測定した結
果を示す図である。

【図１０】 図１０は、実施例２で作製した液晶装置
の、蒸着角度と電圧無印加時の液晶のプレチルト角との
関係を示す図である。

【図１１】 図１１は、実施例２で作製した液晶装置
の、液晶のプレチルト角と表示のコントラスト比との関
係を示す図である。

【符号の説明】

１０…ＴＦＴアレイ基板 ２０…対向基板 ３０…画素スイッチング用ＴＦＴ素子 ９…画素電極 ２１…共通電極 ５０…液晶層 ５０ａ…液晶分子 ４０、６０…配向膜 ４１、６１…不純物拡散防止膜 ５１…ポリマー分散体 ７０…下側基板 ８０…上側基板 ７２、８２…透明電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H089 HA04 JA04 KA08 QA01 QA12 QA13 QA15 TA04 TA05 UA05 2H090 HA03 HC01 HD15 KA11 MA02 MB06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を挟持して対向配置された一対の
   基板の前記液晶層側表面に、前記液晶層の液晶分子を配
   向させるための配向膜がそれぞれ形成された液晶装置で
   あって、 前記配向膜が一段階の斜方蒸着法により形成された無機
   斜方蒸着膜からなるとともに、 前記液晶層内にポリマー分散体が形成されたことを特徴
   とする液晶装置。
2. 【請求項２】 前記一対の基板のうち少なくとも一方の
   基板が、前記液晶層に電圧を印加するための電極を具備
   すると共に、 前記電極を具備する基板において、前記電極と前記配向
   膜との間に、前記電極から前記液晶層側に不純物が拡散
   することを防止するための不純物拡散防止膜が形成され
   たことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 【請求項３】 前記不純物拡散防止膜が酸化シリコンか
   らなることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 【請求項４】 前記一対の基板の双方が、前記液晶層に
   電圧を印加するための電極を具備すると共に、 前記配向膜を構成する無機材料の蒸着方向が、前記基板
   の法線方向から５０〜６５°傾斜した方向であることを
   特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に
   記載の液晶装置。
5. 【請求項５】 前記液晶層において、前記ポリマー分散
   体の濃度が、液晶の重量に対して０．１〜５重量％であ
   ることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれ
   か一項に記載の液晶装置。
6. 【請求項６】 一対の基板の表面に、それぞれ一段階の
   斜方蒸着法により無機斜方蒸着膜からなる配向膜を形成
   する工程と、 前記配向膜を形成した前記一対の基板を貼着して液晶セ
   ルを形成する工程と、 前記液晶セル内に、液晶と高分子前駆体との混合物を注
   入する工程と、 前記液晶セル内に注入された前記高分子前駆体から前記
   ポリマー分散体を形成する工程とを有することを特徴と
   する液晶装置の製造方法。
7. 【請求項７】 用いる前記高分子前駆体が液晶性紫外線
   硬化型モノマーあるいは液晶性紫外線硬化型オリゴマー
   からなるとともに、 前記液晶セル内に注入された前記高分子前駆体に紫外線
   を照射することにより、前記ポリマー分散体を形成する
   ことを特徴とする請求項６に記載の液晶装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項５までのいずれか一
   項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機
   器。